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20岁宇航员,光速飞行200年,回到地球多少岁?

踏足宇宙可以说是自人类诞生以来,就深深扎根于人类心中的一个梦想。在原始社会,因为生产力的落后人们根本无法实现这个梦想,所以对于宇宙更多的是敬畏。到了现代社会,得益于先进的科学技术,人类数万年的梦想一朝变为现实,不仅踏足浩瀚的宇宙甚至还登上了月球。


不过,虽然人类成功摆脱了地球的桎梏进入宇宙,但是随着人类对宇宙及其宇宙规则的不断研究,一个可怕的事实摆在了人类的面前:人类几乎不可能实现真正意义上的探索宇宙。

为什么会这么说呢?其实主要是因为宇宙太大了,动辄以光年计算的距离尺度让短暂寿命的人类“望宇兴叹”。


为了解决这个问题科学家们尝试了各种方法、提出了各种理论,比如虫洞、量子传送甚至是光速旅行。而提到了光速旅行就不得不说一个有意思的问题:20岁宇航员光速飞行200年,那么他回到地球时是多少岁呢?

想要知道这个问题的答案,首先就要知道什么是光速。或许有的朋友会在心中不以为然,光速就是光的速度、每秒钟30万公里谁不知道?


实际上这个说法并不准确,根据爱因斯坦提出的狭义相对论,光速指的是“没有质量的粒子和其场的变化在真空中传播的速度”。一般来说它作为物理常数,精确值为299,792,458米/秒,只是为了便于计算才约等于30万公里/秒。

恐怕许多人都发现了狭义相对论中对光速的定义有两个非常关键的点,一个是没有质量的粒子和场,一个则是真空传播速度。


我们首先来看看“没有质量的粒子和场”是什么意思。按照相对论,粒子如果想要达到光速,有一个非常重要的前提就是没有质量。但是目前为止,人类只发现光子和胶子没有质量,其他已知粒子全部都具有质量。

然而胶子被强子限制在体内,不可能出现自由移动的胶子,这就意味着目前人类所知道的、宇宙中只有光子这种粒子能够达到光速,而其他粒子一旦无限接近光速质量也就会变得无穷大,从而使之无法达到光速,所以爱因斯坦狭义相对论中指出,任何有质量的粒子永远都无法达到光速。


再来看看“光在真空中传播”。提起宇宙相信大家总能想到真空,但是实际上宇宙中真的很难找到一块真正意义上的真空地带。

按照以前的观察测量结果,地球大气层厚度约为1000公里,这也就意味着距离地表400公里高的空间站,实际上仍然在地球的大气层内。但是最新的测量结果显示,地球的大气层厚度远远超过了1000公里,直接达到了惊人的60万公里。按照这个厚度计算,实际上月球也是在地球的大气层内。


所以说,虽然宇宙中看似很空旷天体的数量很少,但是真的很难找到一块真正意义上的“真空”。相反,那些看似真空的地方其实充斥着各种物质。

知道了光速的定义,同时也知道了达到光速的条件,我们就能对文章开头的问题进行回答:宇航员想要光速飞行根本不可能、根本无法实现,更别提在宇宙中光速飞200年了。


或许有的朋友会认为相对论不一定就是正确的,而如果你真的这么认为,那么你就等于对“时间膨胀”理论进行了否认。

“时间膨胀”理论认为,如果一个没有质量的粒子进行光速运动,那么它将不会再受到时间的影响。当然了,这只是对“时间膨胀”理论进行简单的表述,因为“时间膨胀”具体的内容并不是寥寥数千字能够解释清楚的,所以大家只需要知道结论即可。


值得一提的是,“时间膨胀”认为,只有没有质量的粒子进行光速运动时,它才不会受到时间的影响。但是不论是宇航员乘坐的飞行器还是宇航员本身,都不是也不可能是没有质量的粒子。

所以一方面人类根本不能达到光速,而另一方面即便是人类真的能进行光速飞行,但是狭义相对论中“时间膨胀”理论所定义的是没有质量的粒子,所以人类这种有质量的物体达到光速之后,没人知道“时间膨胀”理论是否还对其适用,所以也就无法对文章标题那个问题进行回答。


不过假如我们不考虑相对论,我们只从实际、从人类固有的思维方式对这个问题进行讨论,那么宇航员光速飞行之后,作用在他身上的时间就停止了吗?

如果作用在他身上的时间真的停止了,那么是不是就意味着他的思维、内部循环甚至是组成他的粒子,全部都被停止的时间“冻结”了呢?


如果答案是肯定的,那么实际上就意味着这个宇航员已经死亡,并且处于“绝对零度”的状态,但是要知道“绝对零度”只是理论上存在现实中根本不可能存在,所以这就意味着达到“绝对零度”的宇航员将不存在。

而如果答案是否定的,那么这位在宇宙中以光速飞行的宇航员,其实就跟在地球上没有任何区别,他仍然在不断的衰老,200年后当他停止光速飞行的时候,他的年龄最终将会是220岁。


这个答案是不是跟你想的不一样呢?其实要讨论现实问题,就要将现实中的物理规则带入进去讨论,如果又想讨论现实问题而又忽略现实中的物理规则,那么得到的答案实际上根本没有任何的意义。

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